40瓦和100瓦的白炽灯

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1、40瓦和100瓦的白炽灯串联接入220V电路中发光情况的研究上海市扬子中学高二（3）班黄华（组长）顾海兵陈迪杨阳姚晨樊莉莉邬晔华课题背景：本课题来源于物理课堂。情景一：高中物理配套练习册P11练习题3。将一个“220V，40W”的白炽灯和一个“220V，100W”的白炽灯串联后接入220V的电路中，他们的实际功率各是多少？220V220V40W220V100W图一LALB解：根据串联电路特点：R＝RA＝ΩRB＝Ω（1）UA∶UB＝RA∶RB＝5∶2UA＋UB＝220V（2）P＝（3）根据以上三式得：PA＝20.4W，PB

2、＝8.2W情景二：（1）将“220V，40W”的白炽灯和“220V，100W”的白炽灯串联入220V电路中的实际发光情况（图二）。（2）“220V，40W”的白炽灯正常发光情况（图三）图二图三观察到的现象是：当“220V，40W”的白炽灯和“220V，100W”的白炽灯串联入220V电路40W的白炽灯比正常发光时稍暗，而100W的只是灯丝的中间部分稍有发红，几乎没有发光。从以上两个情景的数据、现象得出：由计算得出的白炽灯实际功率与实际发光情况不相符合，由此提出两个疑问：（1）两灯的实际功率究竟是多少？（2）造成理论和实际

3、的差异究竟是何原因？4研究过程：一、研究目的1．通过实验得出40瓦和100瓦的白炽灯串联接入220V电路时的实际发光功率。2．描绘“220V，40W”白炽灯和“220V，100W”白炽灯的实际伏安特性图。3．通过实验和资料调查寻求理论和实际不同的原因。二、研究方法1．实验法：通过亲手接电路实验实测白炽灯的功率。AV~220V~40W100WSA1SA2SA3熔断器熔断器图四2．查资料法：通过查阅资料了解白炽灯发光时钨丝温度。三、实验过程与初步数据分析1．设计实验电路图（图四）（1）打开SA1和SA2，闭合SA3可以用来测

4、出两灯串联时的实际电压和电流，进而计算实际功率。（2）打开SA1，闭合SA2和SA3，可以测40W灯的伏安特性；打开SA2，闭合SA1和SA3，可以测100W灯的伏安特性2．根据电路图准备实验器材、工具器材：白炽灯2个（40W和100W），平开关3个，交流电流表一个，交流电压表一个，调压器一个（图五），熔断器，熔丝、导线若干，木板一块（30㎝×45㎝）。工具：螺丝刀，剥线钳，电笔，钢丝钳，斜口钳，电工刀等。（图六）图六工具图五调压器图七实物电路图3．制作实物电路图（图七）（1）学习民用电路中接线的一些常识问题及注意点。（

5、2）打样：在木板上用铅笔按照原理图、结合电路接线的实际情况绘制导线的走向、各原器件的位置。（3）在指导老师的指导下按照绘制的原理图接线。（4）按上白炽灯、熔断器等4（5）请指导老师检查正确无误后试验各元件的性能是否完好。4．测40瓦和100瓦的白炽灯串联接入220V电路时的各自的实际电压和电流，进而计算出两灯的实际功率。（1）把交流电流表串联接如电路，测出电流大小。（2）把交流电压表（数字式万用表）分别并联接在两灯的两端，测出两灯在实际电路中的电压。（3）根据测得实际电压和电流计算出两灯的实际功率。测得数据：灯泡型号实际

6、电压（V）实际电流（mA）实际功率（W）“220V，40W”19417032.98“220V，100W”261704.425．描绘“220V，40W”白炽灯和“220V，100W”白炽灯的实际伏安特性图。（图八）（1）利用调压器改变电源电压，测出“220V，40W”白炽灯的电流随电压变化情况。电压（V）102030405060708090100110电流（mA）5070788592100105111119124130电压（V）120130140150160170180190200210220电流（mA）136141146

7、151156162167171176181185（2）利用调压器改变电源电压，测出“220V，100W”白炽灯的电流随电压变化情况。（图九）电压（V）102030405060708090100110电流（mA）117151172192213238247271290305321电压（V）120130140150160170180190200210220电流（mA）335350365380393405419436444458469实际曲线拟合曲线图八图九拟合曲线为二次曲线。6．查阅白炽灯钨丝的发光温度。经查得钨丝在超过500

8、℃才会发光。4研究结论：一、两灯的实际功率究竟是多少？1．理论值：P40W＝20.4W，P100W＝8.2W2．实际值：P40W＝32.98W，P100W＝4.42W二、造成理论和实际的差异究竟是何原因？1．按照“220V，40W”白炽灯和“220V，100W”白炽灯给出的额定电压和额定功率所计算得到的电阻是两灯正常